Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей Советский патент 1992 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для формовки при производстве и заряде(подзаряде) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации, и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и подвижных автономных объектов по средствами форсированного заряда АБ асимметричным током (AT) от источника переменного тока (ИПТ) и источника постоянного тока, например, типа АБ.

Известно устройство заряда (УЗ) АБ AT от двух источников: от одного ИПТ - через выпрямитель, а от другого ИПТ - через за- рядно-разрядный конденсатор (ЗРК),

В качестве этих источников используют, например, две фазы трехфазного ИПТ (ТИТП), проводящие через заряжаемую АБ постоянную и переменную составляющие AT.

Эти УЗ характеризуются низкими энергетическими показателями, поэтому их применяют крайне редко.

Известно также УЗ с двумя АБ и инвертором напряжения, включенным на выходе управляемого выпрямителя однофазного ИПТ.

Недостатком этого УЗ является необходимость использования в нем промежуточного автотрансформатора, регулирующего зарядный ток АБ путем изменения напряжения на входе управляемого выпрямителя. Это увеличивает массу УЗ, а наличие в нем двух дросселей, включенных в цепи ЗРК, дополнительно ухудшает удельные энергетические показатели устройства в целом.

Известно также устройство для заряда и разряда АБ.содержащее ИПТ, выпрямитель, два диода, рактивное токоограничива- ющее сопротивление, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой АБ и положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой АБ.

Недостатками такого устройства являются относительно большие потери энергии при проведении импульсов зарядного тока АБ, обусловленные последовательным включением трех вентилей (двух в управляемом выпрямителе и третьего - диода), а также сравнительно низкой добротностью зарядной цепи с дросселем и, связанным с этим увеличением габаритов и массы УЗ, что приводит к ухудшению его удельных энергетических показателей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока, два диода, зарядно-разрядный конденсатор, токоограничивающий конденсатор, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуляторной батареей, причем анод первого диода подключен к положительной клемме и через токоограни0 чивающий конденсатор - к второму фазному выводу источника переменного тока, а его катод - к положительному выходному выводу и одной обкладке зарядно-разряд- ного конденсатора, второй диод катодом

5 подключен к отрицательной клемме, анодом - к первому фазному выводу источника и отрицательному выходному выводу.

Источниками энергии при заряде АБ служат трехфазные источники переменного

0 тока, использование которых в однофазном режиме вносит несимметрию в работу фаз источника и тем самым ухудшает его удельно-энергетические показатели. Это является основным его недостатком,

5Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии его фазных токов.

0 Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащем источник переменного тока, два диода, зарядно-разрядный конденсатор, токоограничивающий

5 конденсатор, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуля0 торной батарей, причем анод первого диода подключен к положительной клемме и через токоограничивающий конденсатор - к второму фазному выводу источника переменного тока, а его катод к положительному

5 выходному выводу и одной обкладке заряд- но-разрядного конденсатора, второй диод катодом подключен к отрицательной клемме, анодом - к первому фазному выводу источника и отрицательному выходному вы0 воду, источник переменного тока снабжен третьим фазным выводом, который подключен к второй обкладке зарядно-разрядного конденсатора.

Такое соединение выводов трехфазного

5 источника переменного тока и второй обкладки ЗРК практически устраняет несимметрию фазных (линейных) токов ТИПТ, симметрируя значения токов заряда-разряда АБ и конденсаторов, уменьшает мощность искажений и несимметрии ТИПТ, в

результате чего энергетические показатели устройства улучшаются удельно.

На чертеже приведена электрическая схема устройства джля заряда и разряда АБ.

Устройство содержит заряжаемую 1 и разряжаемую 2 АБ и источник 3 переменного тока. Положительный 4 и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с заряжаемой АБ 1, а разряжаемая АБ2 - с положительной 6 и отрицательной 7 клеммами. Диод 8 подключен к отрицательной клемме 7 и к отрицательному выходному выводу 5. Диод 9 соединяет положительный выходной вывод 4 с положительной клеммой 6, Зарядно-разрядный конденсатор 10 (ЗРК10) подключен к положительному выходному выводу 4 и к фазному (линейному) выводу 11 источника 3, имеющего еще два фазных вывода 12 и 13. Второй фазный (линейный) вывод 12 источника 3 соединен через токоограничивающий конденсатор 14 с положительной клеммой 6. Первый фазный вывод источника 3 подключен к отрицательному выходному выводу 5. Первый фазный (линейный) вывод 13 источника 3, его второй вывод 12 и третий 11 подключен к обмоткам ТИПТ, которые могут быть соединены по схеме как треугольника, так и звезды, в том числе и с выводом нейтрали.

В связи с тем, что напряжение АБ2 меньше ее ЭДС на величину падения напряжения на ее внутреннем сопротивлении, а напряжение заряжаемой АБ1 превышает ЭДС на ту же величину, для полного использования энергии разряжаемой АБ2 (например, при формовке батарей на заводе-изготовителе во время их циклических зарядов и разрядов) при канализации этой энергии в заряжаемую АБ1 асимметричным током необходимо наличие дополнительного источника электрической энергии, напряжение которого не менее чем в два раза превышает падение напряжения на внутреннем сопротивлении батарей. В случае импульсного отбора энергии из разряжаемой АБ2 потери на ее внутреннем сопротив- лении имеют минимальное значение. Поэтому асимметричный ток, необходимый для эффективного заряда АБ1, АБ2, целесообразно формировать путем наложения униполярных импульсов разряда разряжаемой АБ2 на переменный ток, Этот режим характеризуется наименьшими потерями при подключении заряжаемой АБ1 к источнику 3 переменного тока через зарядно-раз- рядный конденсатор 10, который, запасая энергию разрядных импульсов.батареи, возвращает ее затем в эту же батарею.

При рассмотрении работы устройства считаем, что фазные (линейные) напряжения ГИПТ сдвинуты друг относительно друга на 120 эл. град. Считаем также, что в системе прямой порядок чередования фаз, а фазные обмотки ТИПТ соединены по схеме треугольника, хотя устройство работоспособно

и при соединении их звездой. Условимся

считать, что ТК и ЗРК в исходном состоянии

(до подачи напряжения.ТИПТ) разряжены.

В устройстве можно выделить 4 группы

0 а, б, в, г каналов: а) каналы передачи энергии

разряжаемой А62 и ТИПТ и ИК, б) каналы

передачи энергии от заряжаемой А61 и

ТИПТ и ЗРК, в) каналы передачи энергии от

ЗРК и ТИПТ в заряжаемую АБ1, г) каналы

5 передачи энергии от ТК и ТИПТ в заряжаемую АБ1.

Через каналы группы а по цепям: 2-6- 14-12-13-8-7-2 и 2-6-14-12-11-13-8-7-2 осуществляется заряд ТК 11 от разряжае0 мой АБ2 и ТИПТ до напряжения (Vp ), где Vp - напряжение разряжаемой АБ2, V,max - амплитудное значение наряжения источника. Этот заряд прекращается в момент времени, когда напряжение ТИПТ до5 стигнет амплитудного значения.

Одновременно через каналы группы б по цепям: 1-4-10-11-13-5-1 и 1-4-10-11- 12-13-5-1 осуществляется подразряд (импульсный) заряжаемой АБ1 на ЗРК 10. ЗРК

0 10 импульсно зарядится до напряжения (V3 + ), где V3 - напряжение заряжаемой АБ1. Этот зарядный импульс ЗРК 10 завершится в момент достижения напряжением источника 3 своего амплитудного зна5 чения.

При уменьшении мгновенного значения напряжения источника 3 энергия, запасенная в ЗРК 10, возвращается в АБ1 через каналы группы В по цепям: 10-4-1-5-130 11-10 и 10-4-1-5-13-12-11-10.

Энергия, запасенная в ТК 11, катализируется через каналы группы г по цепям: 14-9-4-1-5-13-12-14 и 14-9-4-1-5-13- 11-12-14, АБ1 по этим цепям заряжается до

5 напряжения (Up + 2U jnax).

В процессе заряда ТК, ЗРК и передачи энергии в заряжаемую АБ1 при работе всех групп каналов загружены все три фазы ТИПТ, что практически исключает несим0 метрию токов фаз источника, все три линии нагружаются одинаково, поэтому мощность несимметрии фазовых токов ТИПТ и мощность искажений ТИПТ близки к нулевому значению, если обмотки ТИПТ соединены

5 треугольником.

Формула изобретения Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока, два диода, зарядно-раз- рядный конденсатор, токоограничивающий

конденсатор, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуляторной батареей, причем анод первого диода подключен к положительной клемме и через токоограничивающий конденсатор - к второму фазному выводу источника переменного тока, а его катод - к положительному выходному выводу и одной обкладке зарядно-разрядного конденсатора, второй

0

диод катодом подключен к отрицательной клемме, анодом - к первому фазному выводу источника и отрицательному выходному выводу, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии его фазных токов, источник переменного тока снабжен третьим фазным выводом, который подключен к второй обкладке зарядно-разрядного конденсатора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам формовки при производстве и заряде (подзаряде) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ), в процессе их эксплуатации и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и подвижных автономных объектов со средствами форсированного заряда АБ асимметричным током от источника переменного тока (ИПТ) 1 и источника постоянного тока, например, типа АБ. Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей при заряде от трехфазного источника переменного тока путем уменьшения мощностей искажений и несимметрии его фазных токов. Устройство содержит заряжаемую 1 и разряжаемую 2 аккумуляторные батареи и источник 3 переменного тока с тремя фазными выводами 11, 12, 13. Положительный 4 и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с заряжаемой батареей 1. Разряжаемая 2 АБ связана с положительной 6 и отрицательной 7 клеммами. Диод 8 подключен к клемме 7 и выводу 5. Диод 9 соединяет положительный выходной вывод 4 с положительной клеммой 6. Зарядно-раз- рядный конденсатор 10 подключен к положительному выходному выводу 4 и фазному (линейному) выводу 11 источника 3. Второй фазный вывод 12 источника 3 соединен через токоограничивающий конденсатор 14 с клеммой 6. Фазный вывод 13, вывод 11 и вывод 12 подсоединены к обмоткам источника 3, которые могут быть соединены по схеме как треугольника, так и звезды, в том числе и с выводом нейтрали. 1 ил. И ю Ь 9 (Л С vi со ел чэ ON VI i 67